Õige valiku tegemiseks vajalik teave oli süsteemis endiselt olemas. Ometi läks vastus valeks. Äädikakärbse närvisüsteemi jäljendavas arvutimudelis võis selleks piisata, et vihje näitamise ja otsustamise vahele jäi harjumatu pikkusega paus. Mudel ei olnud tingimata kaotanud vihje jälge, vaid ei suutnud seda enam õigel viisil kasutada.

See erinevus puudutab üht mälu-uurimise keerulist küsimust: kui varem nähtut ei õnnestu meenutada, kas kadunud on teave ise või võimalus sellele ligi pääseda? Väljast vaadates võivad need olukorrad paista ühesugused.

Han Wangi ja kolleegide 29. oktoobril bioRxivis avaldatud töö kasutab võimalust uurida neid eraldi. Tegemist on eelretsenseerimata simulatsiooniuuringuga, mitte katsega elusate kärbeste või inimestega. Selle tulemused ei selgita veel meie igapäevast unustamist, kuid näitavad, kuidas mälu kasutamine võib mudelis ebaõnnestuda ka ilma mälestusjälje kadumiseta.

Ühendused püsisid, võrgu käitumine muutus

Mudeli aluseks oli ühe isase äädikakärbse kesknärvisüsteemi ühenduskaart. Arvutis jäljendati 167 106 närvirakku ja 25,6 miljonit nendevahelist ühendust. Mudel hõlmas nii aju kui ka kõhtmist närviketti.

Õppimise ajal jäeti närvirakkude ühendusskeem muutmata. See ei tähenda siiski, et süsteem õppis ilma sisemiste muutusteta: kohandati rakutüüpide signaalivõimendust ja erutuslävesid ning süsteemi, mis teisendas närvirakkude aktiivsuse mudeli valikuks. Ühendused püsisid, kuid nende kaudu toimiva võrgu käitumine sai muutuda.

Üks ülesanne meenutas kastilükkamismängu Sokoban. Mudel pidi suunama kastid sihtkohtadesse. Mälukatses näidati talle esmalt, kumb kahest sihtkohast on õige. Seejärel vihje kadus. Kuni 640 millisekundit hiljem tuli kast lükata varem osutatud kohta.

Uuriti seega sekundi murdosa kestvat töömälu, mitte aastatetaguste sündmuste või isiklike kogemuste mäletamist.

Vaikiv jälg

Vihje hoidmiseks polnud vaja pidevat närviimpulsside jada, mille muster kaht vihjet eristaks. Teave säilis hoopis närvirakkude ajutiselt muutunud seisundis. Pärast impulsside andmist muutus rakkude valmisolek uuesti erutuda. Kaks erinevat vihjet jätsid sellesse kohanemisse erineva jälje.

Seda võib võrrelda klahviga, mille vajutamine muudab mõneks ajaks selle tundlikkust. Klahv ei pea vahepeal heli tegema, et eelmine vajutus järgmist mõjutaks. Mudelis tõi hilisem sisendsignaal varasema vihje mõju esile närvirakkudevaheliste ühenduste kaudu.

Simulatsioon võimaldas kontrollida ka seda, kas säilinud seisund tõepoolest suunas valikut. Teadlased viisid ühe katse kogu rakuseisundi üle teise katsesse. Kui kahe erineva vihje järel tekkinud seisundid vahetati, pöördus õpitud ajastusega katsetes ümber ka mudeli valik. See toetas järeldust, et seisund kandis otsustamiseks vajalikku teavet. Katse ei eraldanud siiski jälge seda kandvast ülejäänud seisundist.

Sama jälg, teine lugemishetk

Kõige üllatavamaks osutus ajastus. Mudel õppis vihjet kasutama kindlate ooteaegade järel. Kui otsustamise hetk nihkus harjutamata ajale, võis vihje jälg küll säilida, kuid selle mõju valikule muutus.

Ühes võrdluses tekitas 320-millisekundiline ooteaeg otsustamise hetkel peaaegu vastupidise aktiivsusmustri kui harjutatud 160-millisekundiline paus. Erinevus oli kõigest 160 millisekundit, kuid võrgu jaoks muutus viis, kuidas säilinud teave otsuses väljendus.

Sama jälje sisestamine eri ajahetkedel kinnitas, et muutus ka selle lugemisviis. Vahelduvate ooteaegadega treenimine aitas mudelil vihjet kasutada laiemas ajavahemikus. Paranemine puudutas siiski harjutatud ajavahemikku ega kandunud sellest väljapoole.

Mudel põhineb ühe looma ühenduskaardil, jätab välja osa närvisüsteemi regulatsioonist ega tõesta sama mehhanismi toimimist elusas kärbses. Selle väärtus peitub täpsemas küsimuses: vale vastus üksi ei näita veel, kas vajalik teave on kadunud. Vähemalt selles mudelis tuli küsida ka seda, kas allesjäänud jälge loeti hetkel ja viisil, mis võimaldas seda õigesti kasutada?

Artikkel valmis Yawni AI-agendi toimetamisel.